數(shù)學(xué)教育在農(nóng)業(yè)實驗中的應(yīng)用

數(shù)學(xué)是我國傳統(tǒng)學(xué)科之一，最初被稱作算術(shù)，是六藝的重要組成部分，主要用于計算和統(tǒng)計。當(dāng)代數(shù)學(xué)在計算和統(tǒng)計的基礎(chǔ)上又開拓了量度、數(shù)量、幾何、建模等板塊，在多個行業(yè)均發(fā)揮了極大作用，對農(nóng)業(yè)發(fā)展更是意義重大。農(nóng)業(yè)科學(xué)是當(dāng)今學(xué)者重點研究的課題，農(nóng)業(yè)科學(xué)研究需要應(yīng)用到大量數(shù)學(xué)知識，在此背景下我國出版了《農(nóng)業(yè)數(shù)學(xué)實驗》，該書結(jié)構(gòu)完整，邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，每個章節(jié)相互獨立又有著密切聯(lián)系，整本書的內(nèi)容過渡自然，成為高等院校農(nóng)業(yè)實驗課程的主要教材。

該書分為六章。第一章是常用軟件的使用，包括Matlab、SPSS以及LINGO，這些都是目前最常用的數(shù)據(jù)分析軟件;第二章是數(shù)值化方法，分別是差值與擬合、線性方程組求解、非線性方程求根和常微分方程數(shù)值解;第三章是優(yōu)化方法，作者分析了線性規(guī)劃問題，建構(gòu)了數(shù)學(xué)模型，探討了非線性規(guī)劃與整數(shù)規(guī)劃;第四章是統(tǒng)計分析，這是該書的重點內(nèi)容，包括統(tǒng)計圖形、方差分析、回歸分析、聚類分析、判別分析和試驗設(shè)計;第五章是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及其算法，由數(shù)據(jù)挖掘的基本內(nèi)容、關(guān)聯(lián)規(guī)則、決策樹方法以及貝葉斯分類組成;第六章介紹了很多實驗項目，如Lotka-Volterra生態(tài)數(shù)學(xué)模型的求解、施肥效果分析、傳染病模型以及羊群收獲問題等。

該書首先介紹了農(nóng)業(yè)實驗統(tǒng)計學(xué)的應(yīng)用。農(nóng)業(yè)實驗統(tǒng)計學(xué)研究需應(yīng)用數(shù)學(xué)公式，以產(chǎn)量分析最為突出。產(chǎn)量分析主要研究的內(nèi)容是蛋白質(zhì)含量，方向是親代和子代。在種植農(nóng)作物時要根據(jù)季節(jié)、品種和地區(qū)等因素來決定肥料的成分、用量等。農(nóng)作物的生長周期較長，外部的自然環(huán)境、農(nóng)作物的自然特性等都會對其生長狀態(tài)產(chǎn)生影響，因此同一類型實驗的結(jié)果也會存在一些偏差。另外，數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作需要借助互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)備，一旦數(shù)據(jù)丟失或出錯很可能會對統(tǒng)計工作造成不利影響，為了避免此種情況的發(fā)生，可以通過數(shù)學(xué)建模的方式進行統(tǒng)計分析。科學(xué)運用Matlab、SPSS、LINGO等軟件，這些軟件能夠匯總整合大量數(shù)據(jù)，完成數(shù)學(xué)建模，并形成數(shù)據(jù)庫存放大量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，同步完成數(shù)據(jù)采集和分析工作，在此方面常用的數(shù)學(xué)方法是微分幾何分析法，其在實驗推斷、統(tǒng)計等方面的專業(yè)性更強一些。數(shù)學(xué)統(tǒng)計模型的優(yōu)勢有很多，其中最為突出的是解釋性強，因此除了農(nóng)業(yè)實驗外，很多其他類型的實驗也會應(yīng)用到統(tǒng)計模型。

該書隨后介紹了數(shù)學(xué)遺傳學(xué)和數(shù)量遺傳學(xué)的應(yīng)用。數(shù)學(xué)遺傳學(xué)和數(shù)量遺傳學(xué)屬于邊緣學(xué)科的一種，由數(shù)學(xué)知識和遺傳學(xué)知識組成，可以將其視作生物數(shù)學(xué)，也可以視作遺傳學(xué)，兩者互不沖突。站在遺傳學(xué)角度來看，在遺傳平衡法則下，生物性狀的種類有質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀兩種，兩者的區(qū)別在于前者的穩(wěn)定性較強，一般不會受外部因素影響，而后者則與之相反，因此在進行實驗分析時通常會采用質(zhì)量性狀方式。農(nóng)作物中有相當(dāng)一部分屬于遺傳群體，若要對其進行區(qū)分，則必須通過數(shù)量遺傳法進行相關(guān)信息的統(tǒng)計與分析，在得出結(jié)論后再進行變異形式的確認(rèn)，變異形式一般分為兩種，一種是遺傳變異，另一種是環(huán)境變異。瓜菜是我國最重要的蔬菜作物之一，瓜菜的增產(chǎn)離不開數(shù)學(xué)遺傳學(xué)知識的運用，其促使瓜菜遺傳改良，同時也推動了作物轉(zhuǎn)基因方面的研究進程，解決了傳統(tǒng)的基因重組問題。另外，生物信息統(tǒng)計學(xué)也被逐漸應(yīng)用到農(nóng)作物雜交領(lǐng)域之中，使肥料用量得到了合理規(guī)劃，使農(nóng)作物的生長條件得到改善，使不同農(nóng)作物能夠在各自最適合的環(huán)境中生存，從而提升其產(chǎn)量和質(zhì)量。

該書最后介紹了植物病害流行學(xué)的應(yīng)用。植物處在自然環(huán)境之中，面臨病害問題，而病害影響了植物的正常生長以及產(chǎn)量。為了解決此方面問題，我國相關(guān)研究人員在20世紀(jì)初即開展了與病害相關(guān)的研究。從現(xiàn)代科學(xué)角度來看，植物病害研究屬于綜合性學(xué)科，在問題探究時需應(yīng)用數(shù)學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物信息學(xué)等專業(yè)知識。數(shù)學(xué)學(xué)科的應(yīng)用價值最為突出，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，在動態(tài)數(shù)學(xué)模型下，植物的病害時間、類型、特征等信息均有所記載;第二，建立數(shù)學(xué)空間模型，可以針對病害的區(qū)域進行數(shù)據(jù)分析和整理;第三，除了建模外，統(tǒng)計分析法、概率分析法也是常用的研究方法，相關(guān)數(shù)據(jù)分析者可以通過這些方法快速了解病害的整體情況;第四，在數(shù)學(xué)統(tǒng)計學(xué)的作用下，研究人員可以對上述數(shù)據(jù)進行整合與分析，繼而進行一系列的估算工作，預(yù)測植物今后的生長情況、計算病害植物帶來的經(jīng)濟損失，估量相關(guān)藥物對植物的作用效果等;第五，利用計算機技術(shù)，以信息技術(shù)進行田間管理工作，能夠有效提升工作效率，快速制定出更為合理的綜合滅害方案。

在新的時代背景下，我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，農(nóng)業(yè)數(shù)學(xué)學(xué)科得到關(guān)注?！掇r(nóng)業(yè)數(shù)學(xué)實驗》這本書囊括了農(nóng)業(yè)、數(shù)學(xué)兩個學(xué)科的精華知識，并對二者進行了深度融合，書中所摘錄的實驗內(nèi)容均具有代表性，整本書從模型建立到求解再到分析和操作探究均論證充分，圖文并茂且邏輯清晰，無論是對于農(nóng)業(yè)院校的學(xué)生來說，還是對從事農(nóng)業(yè)科研的工作者來說都有很高的參考價值，值得推廣。

（楊劍波，男，講師，研究方向：數(shù)學(xué)教育）

書名： 農(nóng)業(yè)數(shù)學(xué)實驗

作者： 孟? ? 軍，尹海東，任永泰，? ? ? ? ? ? ? ? 傅麗芳，王淑艷

出版社： 科學(xué)出版社

ISBN： 9787030155429

出版時間： 2005年1月

定價： 49.00元